انسانی دماغ کے اندرونی کاموں کے بارے میں ہماری سمجھ کو انسانی نیوران کی نشوونما، جڑنے اور تعامل کا مشاہدہ کرنے کی عملی اور اخلاقی مشکل نے طویل عرصے سے روک رکھا ہے۔ آج، میں ایک نئی تحقیق میں شائع فطرت، قدرت، اسٹینفورڈ یونیورسٹی کے نیورو سائنسدانوں کی قیادت میں سرجیو پاسکا رپورٹ میں بتایا گیا ہے کہ انہوں نے انسانی نیورونز کا مطالعہ کرنے کا ایک نیا طریقہ ڈھونڈ لیا ہے - انسانی دماغ جیسے ٹشو کو ان چوہوں میں ٹرانسپلانٹ کر کے جو صرف چند دن پرانے ہیں، جب ان کے دماغ ابھی تک مکمل طور پر نہیں بنے تھے۔ محققین سے پتہ چلتا ہے کہ انسانی نیوران اور دماغ کے دوسرے خلیے بڑھ سکتے ہیں اور خود کو چوہے کے دماغ میں ضم کر سکتے ہیں، فنکشنل نیورل سرکٹری کا حصہ بنتے ہیں جو احساسات پر کارروائی کرتے ہیں اور طرز عمل کے پہلوؤں کو کنٹرول کرتے ہیں۔
اس تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، سائنسدانوں کو نیورو ڈیولپمنٹل عوارض کی ایک وسیع رینج کے لیے نئے زندہ ماڈل بنانے کے قابل ہونا چاہیے، بشمول کم از کم آٹزم اسپیکٹرم ڈس آرڈر کی کچھ شکلیں۔ یہ ماڈل نیورو سائنٹیفک لیب اسٹڈیز کے لیے اتنے ہی عملی ہوں گے جتنے کہ جانوروں کے موجودہ ماڈلز ہیں لیکن یہ انسانی عوارض کے لیے بہتر ثابت ہوں گے کیونکہ وہ فنکشنل نیورل سرکٹس میں حقیقی انسانی خلیات پر مشتمل ہوں گے۔ وہ جدید نیورو سائنس ٹولز کے لیے مثالی اہداف ہو سکتے ہیں جو حقیقی انسانی دماغوں میں استعمال کرنے کے لیے بہت زیادہ ناگوار ہیں۔
"یہ نقطہ نظر فیلڈ کے لئے ایک قدم آگے ہے اور نیورونل کام کے عوارض کو سمجھنے کا ایک نیا طریقہ پیش کرتا ہے۔,”کہا میڈلین لنکاسٹرکیمبرج، یو کے میں MRC لیبارٹری آف مالیکیولر بائیولوجی میں ایک نیورو سائنسدان، جو اس کام میں شامل نہیں تھا۔
یہ کام نیورل آرگنائڈز کے استعمال میں ایک دلچسپ نئے باب کو بھی نشان زد کرتا ہے۔ تقریباً 15 سال پہلے، ماہرین حیاتیات نے دریافت کیا کہ انسانی سٹیم سیلز خود کو منظم کر سکتے ہیں اور چھوٹے دائروں میں بڑھ سکتے ہیں جو مختلف قسم کے خلیات رکھتے ہیں اور دماغی بافتوں سے مشابہت رکھتے ہیں۔ ان آرگنائڈز نے دماغی خلیات کی سرگرمیوں میں ایک نئی کھڑکی کھول دی، لیکن اس منظر کی اپنی حدود ہیں۔ اگرچہ ایک ڈش میں موجود نیوران ایک دوسرے سے جڑ سکتے ہیں اور برقی طور پر بات چیت کر سکتے ہیں، لیکن وہ صحیح معنوں میں فعال سرکٹس نہیں بنا سکتے یا اپنے قدرتی رہائش گاہ دماغ میں صحت مند نیوران کی مکمل نشوونما اور کمپیوٹیشنل صلاحیت حاصل نہیں کر سکتے۔
علمی کام مختلف تحقیقی گروپوں نے برسوں پہلے ثابت کیا تھا کہ انسانی دماغ کے آرگنائڈز بالغ چوہوں کے دماغ میں داخل کیے جا سکتے ہیں اور زندہ رہ سکتے ہیں۔ لیکن نیا مطالعہ پہلی بار ظاہر کرتا ہے کہ نوزائیدہ چوہے کا بڑھتا ہوا دماغ انسانی نیوران کو قبول کرے گا اور انہیں بالغ ہونے کی اجازت دے گا، جبکہ انہیں مقامی سرکٹس میں بھی ضم کر دے گا جو چوہے کے رویے کو چلانے کے قابل ہوں گے۔
Paşca نے نشاندہی کی کہ دو پرجاتیوں کے اعصابی نظام کیسے اور کب ترقی کرتے ہیں اس میں سخت فرق کو دیکھتے ہوئے "یقین کرنے کی ایک ہزار وجوہات ہیں جو کام نہیں کریں گی۔" اور پھر بھی اس نے کام کیا، انسانی خلیات کو وہ سراغ مل گئے جن کی انہیں ضروری کنکشن بنانے کی ضرورت تھی۔
"یہ ایک انتہائی ضروری اور خوبصورت مطالعہ ہے جو انسانی دماغ کے آرگنائڈز کی جسمانی مطابقت کو انسانی دماغ کی نشوونما کے بعد کے مراحل کے ماڈل بنانے کے لیے نقطہ نظر کی تلاش کے لیے صحیح سمت میں آگے بڑھاتا ہے۔" جارجیا کواڈراٹو، یونیورسٹی آف سدرن کیلیفورنیا میں ایک نیورو سائنسدان۔
سیلولر اور سالماتی عمل کو سمجھنا جو نیورانز میں گڑبڑ کرتے ہیں اور دماغی امراض کا باعث بنتے ہیں، ہمیشہ سے Paşca کا محرک رہا ہے۔ [ایڈیٹر کا نوٹ: دیکھیں ساتھ انٹرویو Paşca کے ساتھ اس کی زندگی، کیریئر اور اپنے کام کے محرکات کے بارے میں۔] کیونکہ بہت سے نفسیاتی اور اعصابی عوارض دماغ میں نشوونما کے دوران جڑ پکڑ لیتے ہیں - حالانکہ علامات برسوں بعد تک ظاہر نہیں ہوسکتی ہیں - یہ دیکھنا کہ نیوران کس طرح نشوونما پاتے ہیں ہماری سمجھ میں خلا کو پر کرنے کا بہترین طریقہ معلوم ہوتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ جب سے 13 سال قبل اس نے ایک ڈش میں نیوران کے ساتھ کام کرنا شروع کیا تھا تب سے ہی Paşca کا مقصد انسانی دماغ کے آرگنائڈز کو نوزائیدہ چوہوں میں ٹرانسپلانٹ کرنا ہے۔
نئے کام میں - جس کی سربراہی Paşca کے اسٹینفورڈ کے ساتھی بھی کر رہے تھے۔ فیلیسیٹی گور, کیون کیلی اور عمر ریواہ (اب یروشلم کی عبرانی یونیورسٹی میں) - ٹیم نے بہت چھوٹے چوہوں کے پِلوں کے سومیٹوسینسری پرانتستا میں کارٹیکل انسانی دماغ کے آرگنائڈز داخل کیے، اس سے پہلے کہ کتے کی دماغی سرکٹری مکمل طور پر قائم ہو جائے۔ اس نے انسانی نیوران کو ایک اہم خطے سے طویل فاصلے تک رابطے حاصل کرنے کا موقع فراہم کیا جو آنے والی حسی معلومات پر کارروائی کرتا ہے۔ اس کے بعد محققین نے یہ دیکھنے کے لیے انتظار کیا کہ آیا آرگنائڈ چوہے کے دماغ کے بقیہ ترقی پذیر دماغ کے ساتھ مل کر بڑھے گا۔
"ہم نے دریافت کیا کہ اگر ہم اس ابتدائی مرحلے میں آرگنائڈ ڈالتے ہیں تو … یہ چار یا پانچ ماہ کے عرصے کے دوران اس سے نو گنا بڑا ہو جاتا ہے،" Paşca نے کہا۔ اس کا ترجمہ انسان نما دماغی بافتوں کے اس حصے میں ہوا جس میں چوہے کے دماغ کے نصف کرہ میں سے ایک تہائی حصہ شامل تھا۔
لیکن اگرچہ انسانی نیوران کارٹیکل ایریا میں ایک ساتھ رہے جہاں انہیں جراحی سے رکھا گیا تھا، محققین نے یہ ظاہر کیا کہ وہ چوہے کے دماغ کے اندر گہرائی میں عصبی سرکٹری کے فعال حصے بن گئے ہیں۔ زیادہ تر ٹرانسپلانٹ شدہ انسانی نیوران نے چوہے کی سرگوشیوں سے چھونے والی احساسات کا جواب دینا شروع کر دیا: جب ہوا کے جھونکے سرگوشیوں کی طرف متوجہ ہوئے تو انسانی نیوران زیادہ برقی طور پر متحرک ہو گئے۔
اس سے بھی زیادہ حیران کن بات یہ ہے کہ اعصابی سگنلز کا بہاؤ دوسری سمت میں بھی چل سکتا ہے اور رویے کو متاثر کر سکتا ہے۔ جب انسانی نیورونز کو نیلی روشنی سے متحرک کیا گیا (ایک تکنیک جسے آپٹوجنیٹکس کہا جاتا ہے) کے ذریعے، اس نے چوہوں میں ایک مشروط رویے کو جنم دیا جس کی وجہ سے وہ پانی کی بوتل کو کثرت سے چاٹ کر انعام حاصل کرتے ہیں۔
"اس کا مطلب ہے کہ ہم نے حقیقت میں انسانی خلیوں کو سرکٹری میں ضم کر دیا ہے،" Paşca نے کہا۔ "یہ سرکٹس کو تبدیل نہیں کر رہا ہے۔ … یہ صرف اتنا ہے کہ انسانی خلیے اب اس کا حصہ ہیں۔
ٹرانسپلانٹ شدہ خلیات اپنی نئی ترتیب میں انسانی دماغ کے بافتوں کی بالکل نقل نہیں کرتے تھے۔ مثال کے طور پر، انہوں نے اپنے آپ کو انسانی پرانتستا میں نظر آنے والے ایک ہی کثیر پرت والے ڈھانچے میں منظم نہیں کیا۔ (اور نہ ہی انہوں نے چوہے کے ارد گرد کے نیوران کی قیادت کی پیروی کی اور بیرل نما کالم بنائے جو چوہے کے somatosensory cortex کی خصوصیت رکھتے تھے۔) لیکن انفرادی ٹرانسپلانٹڈ نیوران نے بہت ساری عام انسانی برقی اور ساختی خصوصیات کو برقرار رکھا۔
خلیات نے دماغ کے اندر ہونے کا ایک بڑا فائدہ اٹھایا: وہ چوہے کے دماغ کے عروقی نظام سے کامیابی کے ساتھ جڑ گئے، جس سے خون کی نالیوں کو آکسیجن اور ہارمونز کی فراہمی کے لیے بافتوں میں گھسنے کا موقع ملا۔ پاسکا نے وضاحت کرتے ہوئے کہا کہ خون کی فراہمی کی کمی کو ایک بڑی وجہ سمجھا جاتا ہے جس کی وجہ سے ایک ڈش میں بڑھنے والے انسانی نیوران معمول کے مطابق مکمل طور پر پختہ ہونے میں ناکام ہو جاتے ہیں، اس کے ساتھ ساتھ اعصابی سگنل ان پٹ کی کمی بھی ہے جو ممکنہ طور پر نشوونما کے لیے درکار ہیں۔ جب ان کی ٹیم نے ٹرانسپلانٹ شدہ انسانی نیوران کا موازنہ ڈش میں رہنے والوں سے کیا، تو انھوں نے پایا کہ ٹرانسپلانٹ کیے گئے نیوران چھ گنا بڑے تھے، جس کا سائز اور برقی سرگرمی کا پروفائل قدرتی انسانی دماغی بافتوں کے نیوران کے قریب تھا۔
پاسکا نے کہا، "ان ویوو ماحول کے بارے میں کچھ ہے - لہذا، غذائی اجزاء اور برقی سگنل جو وہ دماغ میں حاصل کر رہے ہیں - جو انسانی خلیات کو پختگی کی ایک اور سطح پر لاتے ہیں،" Paşca نے کہا۔
چونکہ انسانی نیوران چوہے کے دماغ کے اندر اتنے پختہ ہو چکے ہیں، Paşca اور اس کے ساتھی دماغی آرگنائڈز کی نشوونما میں غیر معمولی فرق دیکھ سکتے ہیں جو کہ Timothy syndrome نامی جینیاتی عارضے میں مبتلا لوگوں سے اخذ کیے گئے ہیں، جو اکثر آٹزم اور مرگی کا سبب بنتا ہے۔ چوہوں کے دماغوں میں، ٹموتھی سنڈروم کے لیے جین لے جانے والے ٹرانسپلانٹ شدہ انسانی نیوران میں غیر معمولی ڈینڈریٹک شاخیں بڑھیں جنہوں نے غیر معمولی رابطہ قائم کیا۔ اہم طور پر، ان میں سے کچھ غیر معمولی پیش رفت صرف چوہے کے پرانتستا کے اندر بڑھتے ہوئے انسانی نیوران میں دیکھی جا سکتی ہے، نہ کہ ڈش میں آرگنائڈ نیوران میں۔
Paşca اس بات پر زور دیتا ہے کہ اب تک، بالغ ہونے والے نیورونز میں اس قسم کی باریک تبدیلیاں جو دماغی افعال کو متاثر کرتی ہیں اور اعصابی اور نفسیاتی امراض کا باعث بنتی ہیں، ہم سے بڑی حد تک پوشیدہ رہی ہیں۔
"نتائج بہت دلچسپ ہیں،" کہا بینیٹ نووچ، کیلیفورنیا یونیورسٹی، لاس اینجلس میں ایک نیورو سائنسدان اور اسٹیم سیل بائیولوجسٹ۔ نیورل ٹشوز کی وٹرو اسٹڈیز اب بھی بہت سی قسم کے اعصابی مطالعات اور دوائیوں کے ٹیسٹوں کے لیے تیز تر اور زیادہ عملی ہوں گی، اس نے نوٹ کیا، لیکن نیا مقالہ "واضح کرتا ہے کہ انسانی نیوران کی پختہ خصوصیات کو کس طرح ظاہر کرنا … اب بھی ویوو سیٹنگ میں بہترین طریقے سے حاصل کیا جاتا ہے۔ "
Paşca کو امید ہے کہ چوہوں کے اندر بالغ انسانی نیوران کا مطالعہ کرنے کے قابل ہونا آخرکار نفسیاتی امراض اور اعصابی حالات کے علاج کو قریب لائے گا۔ میدان میں دوسرے لوگ بھی پر امید ہیں۔ "اگر یہ آرگنائڈ ٹرانسپلانٹیشن کی حکمت عملی واقعی بیماری کے دستخطوں کی نقل کر سکتی ہے، تو یہ واقعی علاج کی طرف ہمارے راستے کو تیز کر سکتا ہے،" کہا۔ جوئل بلانچارڈ، ماؤنٹ سینا کے Icahn اسکول آف میڈیسن میں ایک نیورو سائنسدان۔
نئے کام کی نوعیت چوہوں کی فلاح و بہبود اور اخلاقی سلوک کے بارے میں سوالات اٹھا سکتی ہے۔ اسی وجہ سے، Paşca اور اس کے ساتھیوں نے شروع سے ہی اخلاقیات کے ماہرین کے ساتھ فعال بات چیت کی ہے۔ جیسا کہ جانوروں سے متعلق تمام تجربات میں، ایک قانونی تقاضہ تھا کہ چوہوں کی وسیع پیمانے پر نگرانی لیب تکنیکی ماہرین کے ذریعے کی جائے جس کے پاس کسی بھی وقت تجربے کو روکنے کا اختیار ہو۔ لیکن رویے اور علمی ٹیسٹوں کی ایک صف میں ٹرانسپلانٹ شدہ انسانی دماغ کے آرگنائڈز کے ساتھ چوہوں میں کوئی فرق نہیں پایا گیا۔
انسو ہیونہارورڈ میڈیکل اسکول کے سینٹر فار بائیو ایتھکس سے وابستہ ایک بایو ایتھکسٹ نے کہا کہ انہیں موجودہ تجربات کے بارے میں کوئی اخلاقی تشویش نہیں ہے۔ Paşca کی ٹیم نے بین الاقوامی سوسائٹی فار سٹیم سیل ریسرچ کی طرف سے تیار کردہ تمام رہنما خطوط پر عمل کیا جو انسانی دماغ کے آرگنائڈز اور انسانی خلیوں کی جانوروں میں منتقلی کے حوالے سے تحقیق کرتی ہے۔ "میرے نزدیک، مسئلہ واقعی سمجھ میں آتا ہے: آپ وہاں سے کہاں جاتے ہیں؟" انہوں نے کہا.
Hyun دوسری تحقیقی ٹیموں کے بارے میں زیادہ فکر مند ہے جو اب انسانی دماغ کے آرگنائڈز کو ہماری اپنی جیسی انواع میں ٹرانسپلانٹ کرنے میں دلچسپی لے سکتی ہیں، جیسے کہ غیر انسانی پرائمیٹ۔ Hyun نے کہا، "آپ کو نگرانی کی سطح پر ایک بہت گہری بات چیت کرنی پڑے گی کہ آپ کسی اور پیچیدہ چیز پر جانے کا جواز کیوں رکھتے ہیں۔"
Paşca کا کہنا ہے کہ وہ اور ان کے ساتھیوں کو اس طرح کے باؤنڈری دھکیلنے والے تجربات میں کوئی دلچسپی نہیں ہے۔ وہ یہ بھی سوچتا ہے کہ ٹرانسپلانٹیشن کے لیے آرگنائڈز کو اگانے اور برقرار رکھنے کی دشواری ممکنہ طور پر لاپرواہی سے متعلق تحقیق کو روک دے گی۔ انہوں نے کہا کہ "اس کے لیے بنیادی ڈھانچے اور مہارت کے ساتھ کچھ جگہیں ہیں،" انہوں نے کہا۔
زیادہ فوری اور عملی سائنسی چیلنج انسانی دماغ کے آرگنائڈز کو بہتر بنانے میں مضمر ہیں جو چوہوں میں ٹرانسپلانٹ ہوتے ہیں۔ بلاشبہ، ابھی بہت طویل سفر طے کرنا ہے۔ انسانی دماغ نما ٹشو اس وقت نیوران سے آگے بہت سے اہم دماغی خلیات سے محروم ہے، جیسے مائیکروگلیہ اور ایسٹرو سائیٹس، نیز دوسرے نیوران کی سرگرمی کو روکنے میں ملوث نیوران۔ Paşca کی ٹیم فی الحال ایسے تجربات پر کام کر رہی ہے جو "اسمبلوئڈز" کی پیوند کاری کریں گے - مختلف دماغی خطوں کی نمائندگی کرنے والے آرگنائڈز کے سیٹ جن کے خلیے ہجرت کرتے ہیں اور ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔
اس کی حدود ہوسکتی ہیں کہ چوہے کے دماغ کے اندر انسانی نیوران سے حاصل ہونے والے نتائج قدرتی انسانی دماغ پر کتنے لاگو ہوسکتے ہیں۔ ان ٹرانسپلانٹ اسٹڈیز میں استعمال ہونے والے چوہے جینیاتی تبدیلی کی وجہ سے خراب مدافعتی نظام کے ساتھ پیدا ہوتے ہیں۔ یہ انہیں ٹرانسپلانٹ کے لیے مناسب بناتا ہے، کیونکہ ان کا مدافعتی نظام امپلانٹ شدہ انسانی خلیات کو مسترد کرنے کا امکان کم ہوتا ہے۔ لیکن اس کا مطلب یہ بھی ہے کہ الزائمر جیسی نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں کا مطالعہ کرنا زیادہ مشکل ہو سکتا ہے جن میں مدافعتی اجزاء ہوتے ہیں۔ اور اس بات سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ ٹرانسپلانٹ شدہ انسانی دماغ کے آرگنائڈز کتنے ہی حقیقت پسندانہ ہو جاتے ہیں، جب تک وہ چوہے کے دماغ میں ہوں گے، وہ انسانی خون کی بجائے غذائی اجزاء اور ہارمونز کے منفرد پروفائل کے ساتھ چوہے کے خون سے متاثر ہوں گے۔ اس طرح نیورو سائنس دان ایسے نظاموں کا مطالعہ کر رہے ہوں گے جو انسانی کھوپڑی کے اندر موجود حقیقت سے کسی حد تک کم ہیں۔
لیکن Paşca کے لیے، یہ نیا نظام زمینی سچائی کے پہلے سے کہیں زیادہ قریب جانے کا موقع فراہم کرتا ہے کہ کس طرح تبدیل شدہ نیورو بائیولوجیکل عمل اعصابی اور نفسیاتی امراض کا سبب بنتے ہیں۔ نوزائیدہ چوہوں میں آرگنائڈز کی پیوند کاری بالآخر انسانی نیوران اور سرکٹس کی نشوونما پر تحقیق میں جدید نیورو سائنس ٹولز کی پوری طاقت کو استعمال کرنے کا ایک طریقہ پیش کرتی ہے۔
"مشکل مسائل، جیسے کہ نفسیاتی عوارض کو سمجھنا جو منفرد طور پر انسانی حالات ہیں، کے لیے جرات مندانہ طریقوں کی ضرورت ہوگی،" Paşca نے کہا۔
